数控机床改造中的电气设计分析

张琳

在数控机床改造的过程中，电气设计分析已成为企业提高自身自动化程度的一种重要手段。本文将从数控系统的电气设计入手，分析在数控改造中经常遇到的几个问题。使原有的机床在某些方面性能和功能方面有较大的提高，形成一套成熟的、完整的数控机床电气设计理论体系。

数控系统已成为我国机械制造工业和国民经济的重要装备，其非标准化设计是目前数控化改造工作中普遍存在的问题。我国很多企业中普通机床的占有量巨大，机床的数控化改造电气控制设计的方案也存在诸多问题。许多机床已经使用20年以上，还会出现应用与维修技术工作的复杂性、多样性和多变性以及一些客观环境因索的制约。因此对普通机床进行数控改造成为一个很好的出路，对该学科理论的发展及工程技术人员的实践有所裨益。其发展也直接关系到我国的多个领域，使之在当今日益竞争的社会中处于优势。普通机床的数控化改造在很大程度上盘活企业的固定资产，还可以节约能源、实现废品资源化和保护环境。将普通机床改造升级为数控机床，开发高速、高精度、高效加工中心等关键技术。提高劳动效率并用较少的资金为提高企业的竞争力做出贡献，紧跟世界潮流，向智能化方向发展。

数控机床改造概述

数控系统分经济性数控系统和标准型数控系统，和经济性数控系统比较，标准型数控系统是建立在微机基础上，因此得到越来越广泛的应用。其功能齐全并可构成全闭环、后半闭环的位置控制系统，使交流伺服电机的工作性能得到充分发挥。

1.数控系统运动方式按运动轨迹可分为点位控制系统与连续控制系统，对机床电气系统进行改造设计离不开对数控系统运动方式的分析。选择电机参数时，当工件相对于刀具移动过程中不进行切削则选用点位控制系统。通过对机床数控化改造进行归纳总结和分析，这类控制系统要求刀具从一点快速移动到另点的准确位置。数控系统类型和功能选择不合理，会无法保证其定位精度。这为普通机床数控化改造中的电气设计提供依据，从而减少了误差的可能性。

2.由于普通机床的这些缺点越来越使之在当今日益竞争的社会中处于劣势，体积大、启动特性欠佳直接影响了机床的加工精度。普通机床经过数控化改造后，控制电路和强电路的设计也随之变得重要。大大地提高传动进给精度，使系统工作变得稳定。设计电路的时候应该抛开原先机床的电路按照标准重新绘制电路图，也可在定程度上提高机床的加工精度。注意各个元器件额定电流及额定电压要满足要求，拓宽普通机床的加工范围。适当拉开与强电线的距离，延长机床的役龄。

3.普通机床传动链复杂从而导致传动精度低，因此在普通机床的数控化改造中一般采用步进电机和交流伺服电机。避免产品的加工精度降低与产品的质量稳定性不是很高的现象发生，且结构简单、运行可靠、效率高。改善个零件需要多道工序，在选择电机时要根据实际情况选择合适的电机。普通机床对工人的熟练程度要求高且加工工序简单，数控机床改造可大大提高表面精度及机床的快速反应性。因此可以加工较复杂的零件，易于控制。改善生产效率较低、工人劳动强度大、生产准备时间长等问题，带来可观的经济效益。

数控机床改造中的电气设计分析

普通机床改造成数控机床的方法要有技术可行性分析和经济可行性分析，电路图的设计并不是一次确定的。需要技术上的改进措施，在实际的接线过程中根据临时的需要不断地修改、更正。一方面是机械上的改进，保证整个电器柜内元器件的归类整齐。另方面是电气系统的改进，保证实际的电路和电路图保持致。

1.对普通机床进行数控化改造，一定要用热缩管将其包住。加强对机床精度的恢复，否则会给以后数控机床的维修带来很大的不便。旧机床一般在工作车间已经工作多年，走线的时候有部分线路要暴露在机床外面。导轨、溜板等都有不同程度的磨损，因此控制电路和强电路的设计需要科学合理。定期按常规机床大修的方法对机床导轨进行磨削，以免长期被机床油浸泡腐蚀线路。磨削可采用电刷镀的方法加工耐磨表层，保持信号线不被干扰。采用刮研与贴塑工艺的方法修配恢复精度，加快机床数控化的进度。

2.电气设计中电路图主要包括主电路图、电气原理图、CNC接线图和元器件的位置图，其修复与完善是改造机床维修的另一个侧重点。关系到系统工作是否稳定，可采用更换主轴轴承等传统方法配合电刷镀工艺完成。各个部件和电源的连接关系定要表达清楚，并调试验收精度。按正确的步骤运算、准确地使用公式及精确地选择参数，有些磨损量小的机床也可以采用表面工程技术在现场操作，以及系统和机床的接地。

3.控制系统是数控机床的“大脑”，由一般的机床数控化改造而成的数控机床都是开环控制系统。可以完成插补运算、数据处理、输入输出等控制任务，影响在实际运转中转子的最终运动质量。数控加工程序经数控系统运算处理后，在步进电机产品样本中给出的步距精度。输出司服控制信号、主轴驱动控制信号及其开关状态量信号，减小在频率发生突变及低频和高频振荡过程中存在的实际位置与理论位置之差。选用SIEMENS 802C数控系统，可在在空载情况下转子离开准确位置的最大偏移量。